EP3117120A1 - Hydrobuchsenanordnung - Google Patents

Hydrobuchsenanordnung

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Publication number
EP3117120A1
EP3117120A1 EP15701774.0A EP15701774A EP3117120A1 EP 3117120 A1 EP3117120 A1 EP 3117120A1 EP 15701774 A EP15701774 A EP 15701774A EP 3117120 A1 EP3117120 A1 EP 3117120A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydraulic
housing
chambers
flow
inner sleeve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP15701774.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3117120B1 (de
Inventor
Detlef Cordts
Christoph Gund
Erl ANDREAS
Dunda MARTIN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Trelleborg Antivibration Solutions Germany GmbH
Original Assignee
Carl Freudenberg KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Freudenberg KG filed Critical Carl Freudenberg KG
Publication of EP3117120A1 publication Critical patent/EP3117120A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3117120B1 publication Critical patent/EP3117120B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F13/00—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs
    • F16F13/04—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper
    • F16F13/06—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper the damper being a fluid damper, e.g. the plastics spring not forming a part of the wall of the fluid chamber of the damper
    • F16F13/08—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper the damper being a fluid damper, e.g. the plastics spring not forming a part of the wall of the fluid chamber of the damper the plastics spring forming at least a part of the wall of the fluid chamber of the damper
    • F16F13/14—Units of the bushing type, i.e. loaded predominantly radially
    • F16F13/1463—Units of the bushing type, i.e. loaded predominantly radially characterised by features of passages between working chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F13/00—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs
    • F16F13/04—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper
    • F16F13/26—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper characterised by adjusting or regulating devices responsive to exterior conditions
    • F16F13/28—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper characterised by adjusting or regulating devices responsive to exterior conditions specially adapted for units of the bushing type

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic bushing arrangement comprising
  • sleeve-shaped housing which surrounds an inner sleeve with a radial distance, wherein housing and inner sleeve are operatively connected to each other via a spring body, wherein the spring body is formed so that form two chambers between the housing and inner sleeve, which can be filled with a hydraulic fluid and the chambers with at least one device are hydraulically connected.
  • Hydro bushes are known for example from DE 10 2005 003 052 A1.
  • the previously known hydraulic bush is as a hydraulic damping
  • Formed rubber sleeve comprising an inner support body which is enclosed by an outer support body with a radial distance, wherein in the gap formed by the gap, a spring body made of elastomeric material is arranged, which is radially inwardly connected to the inner support body and radially on the outside by means of a support ring on outer
  • the previously known hydraulic bushing comprises a damping chamber filled with damping fluid, the liquid-conducting by means of a damping channel with a also filled with damping fluid first compensation chamber is connected. Both chambers are located within the bounded by the outer support body space. Likewise, the flow-conducting connection between the two chambers is arranged in the interior of the hydraulic jack.
  • the flow-conducting connection between the two chambers can be designed such that, at certain frequencies, in particular in the resonance range, the greatest possible damping results.
  • the prior art hydraulic jack is a purely passive component, so that no change in the working range is possible and the range of optimal damping is set to a specific frequency range.
  • an actively damping hydraulic engine mount is known. This has a support and a support bearing, which are operatively connected to each other via a spring body and one with a
  • the working space is operatively connected to an external hydraulic pressure source, through which the
  • Fluid pressure in the working chamber can be regulated depending on the load.
  • the active engine mount can be designed as a hydraulic bush, which has two chambers in the housing interior, which can be acted upon via separate feeds with a liquid. Also in this embodiment, only via an externally arranged pump is a
  • the invention has for its object to provide a hydraulic bushing arrangement, which can be operated both active and passive and which has vibration-damping and / or vibration-isolating effect over a wide frequency range.
  • the device is arranged outside the housing.
  • the fact that the device is arranged outside the housing it is possible to provide active control means which influence the manner in which the hydraulic fluid flows in and out of the chambers. In this case, depending on the characteristics and circuit of the device between the two chambers, a flow-conducting
  • Connection exist, which can allow each change in flow resistance in the device and earlier or later switching within the device, a change from a hard to a soft characteristic of the hydraulic jack.
  • the bearing is operated in a passive, in a semi-active or in an active mode.
  • the chambers and their flow-conducting connection via the device are preferably adjusted so that there is an active operating mode in the case of low-frequency, large-amplitude relative movements.
  • a passive operating mode is preferably present.
  • the actuators provided in the device are continuously regulated in such a way that optimum damping of the
  • the semi-active mode of operation is preferably between selected for these two operating states.
  • at least one volume flow between the chambers is modified in terms of amount by means of an auxiliary energy.
  • the housing may have openings, wherein each chamber is associated with at least one opening.
  • each chamber is associated with a flow line, wherein the flow lines in the device are hydraulically switched so that a flow around the outside of the device
  • Hydraulic fluid between the chambers is possible.
  • a plurality of flow lines for example, two flow lines are provided per chamber.
  • the flow-conducting connection can be flowed through bidirectionally, so that hydraulic fluid can also be discharged through the flow-conducting connection.
  • the device may include active control means.
  • Control means influence the flow-conducting devices by means of externally supplied energy.
  • the active control means influence the volume flow of the hydraulic fluid flowing around between the chambers. It basically applies that when opening the flow-conducting device, a large volume flow can adjust, resulting in a soft spring characteristic with large
  • the device is provided with a valve arrangement.
  • the valves of the valve arrangement can be designed as proportional valves.
  • Valve arrangement seat valves. These have low actuation paths, short switching times and they are insensitive to dirt. However, a considerable space is required to achieve a high flow.
  • the valve arrangement preferably comprises piston slide valves.
  • the actuating forces are significantly lower because spool valves are not switched against forces caused by the working pressure in the flow-conducting devices.
  • a proportional valve is an auxiliary power controllable valve, which not only allows discrete switching positions, but allows a steady transition of the valve opening from closed to open and vice versa. This makes it possible to regulate the volume flow of the flow-conducting device over a large area.
  • the hydraulic bushing arrangement may comprise a plurality of proportional valves, wherein each chamber is assigned at least one proportional valve.
  • Flow rate and thus also the pressure of the hydraulic fluid in the chambers, which finally determines the characteristics of the hydraulic jack is determined by the switching time of the directional control valve.
  • the hydraulic fluid does not only flow around from one chamber to the other chamber. It is also conceivable that the hydraulic fluid in the flow-conducting device oscillates back and forth, without circulating from one chamber to the other chamber.
  • Proportional valves or both proportional valves partially closed, results in a reduced volume flow, so that the flow around the
  • the housing and the inner sleeve may be associated with a sensor device.
  • the sensor device may comprise various sensors for detecting various states.
  • a first advantageous sensor device detects the radial distance of the housing and the inner sleeve. Because the
  • the sensor device may comprise a Hall probe.
  • Hall probes the so-called Hall effect is used to measure the magnetic field.
  • the electrons are deflected by the Lorentz force perpendicular to an externally applied magnetic field.
  • a conductor is formed on one side
  • Hall voltage is dependent on the charge carrier mobility in the conductor.
  • a Hall probe is attached to the inner sleeve and opposite a permanent magnet on the inner wall of the housing or vice versa. Since the magnetic field of the permanent magnet is almost constant, but changes the magnetic field acting on the Hall probe with a change in the distance between the housing and inner sleeve, the Hall probe detects any change in distance between the housing and inner sleeve.
  • the Hall probe is very sensitive, so that even small changes in distance are detected.
  • the resolution is preferably less than 0.1 mm.
  • two distance sensors are in the
  • Hydro bushing arranged. These are preferably arranged opposite one another.
  • the additional sensor arrangement enables an error correction, which can result, for example, from temperature changes.
  • Acceleration and deflection speed can be determined. Both measured variables can then be used for the active control of the hydraulic jack
  • Algorithm can also change the current stiffness of the temperature
  • Feather body can be determined.
  • a pressure sensor may be provided which detects the pressure inside a chamber.
  • the sensor arrangement enables the implementation of a
  • Control algorithm which allows an optional control of the hydraulic jack in real time.
  • the control algorithm allows in
  • the inner sleeve can be displaced, which allows a modification of the static and dynamic force ratios of the bearing.
  • the hydraulic bush in a axle guide bearing of a rail vehicle, it is possible, for example, to adjust the axle guide bearing by means of the hydraulic pressure in the chambers so that the
  • Axle link bearing is force-free to the outside. This means that the hydraulic bushing is adjusted in such a way that the forces acting on the wishbone bearing cancel each other out.
  • control algorithm allows a conscious driving of misplaced. This is particularly advantageous if a detected unilateral wear on a component of the axle or the Achslenkerlagers of the rail vehicle was determined.
  • the device may form a throttle.
  • the throttling effect is created by reducing the volume flow of the hydraulic fluid flowing around between the two chambers. As a result, the hydraulic fluid is pressed through the flow-conducting device with small cross-section when excited.
  • the device may form a absorber.
  • the valve arrangement is switched such that, for example, in interaction with a pressure accumulator or in interaction with the swelling springs of the chambers, the hydraulic fluid in the flow-conducting device can swing back and forth. In this case, the frequency of the oscillating in the flow-conducting device hydraulic fluid to the on the hydraulic bushing arrangement acting phase-shifted. If the phase shift is out of phase with the induced vibrations, these vibrations are isolated.
  • each chamber has a plurality of flow-conducting devices, it is conceivable that both chambers are connected to one another via a first flow-conducting device and pumping of the hydraulic fluid from one chamber into the other chamber is possible via this flow-conducting device.
  • the valve arrangement associated with this flow path allows adjustment of the flow rate by regulating the volume flow
  • the flow-conducting device takes over the Tilgerfunktion by the hydraulic fluid oscillates back and forth in these flow-conducting facilities.
  • the device comprises a memory.
  • the function of the memory is similar to that of an expansion vessel, so that enters the memory
  • Hydraulic fluid can be taken without pressure. But it is also conceivable that the memory is designed as a pressure accumulator and so can act as an energy storage. In interaction with a damper, the oscillating back and forth in the flow-conducting device
  • Hydraulic fluid are at least partially absorbed by the memory.
  • the reservoir may be operatively connected to a pumping device through which hydraulic fluid can be conveyed from the chambers into the reservoir and back. In this case, it is also conceivable to completely drain the hydraulic fluid from the chambers, in order to obtain a particularly soft one
  • the hydraulic bushing arrangement according to the invention is particularly advantageous when used as an active hydraulic axle link bearing.
  • the hydraulic bushing arrangement is preferably part of a bogie of a
  • the task of the wishbone bearing is the leadership of the wheelset one
  • Hydro bushing arrangement has a high rigidity, which is adjustable and in particular not frequency-dependent.
  • the setting angle of the axles is determined predominantly by the longitudinal rigidity of the axle bearing.
  • radially adjustable wheelsets are a basic requirement for a low-wear and low-noise cornering.
  • a smooth running especially at high speeds requires a very high rigidity of the axle bearing.
  • Fig. 1 is a hydraulic bushing arrangement in section
  • FIG. 2 shows a hydraulic bushing arrangement with a first device
  • FIG. 3 shows a hydraulic bushing arrangement with a sensor device
  • FIG. 1 shows a hydraulic bushing arrangement 1, which is a component of a wishbone bearing.
  • the wishbone bearing is used in a bogie of a rail vehicle.
  • the hydraulic bushing arrangement comprising a sleeve-shaped housing 2, of metallic material, which an inner sleeve 3, also made
  • the housing 2 and the inner sleeve 3 are operatively connected to each other via a spring body 6.
  • the spring body 6 is made of plastic, for example a rubber-based material.
  • the spring body 6 is formed so that between the housing 2 and inner sleeve 3 two chambers 4, 5 form, which can be filled with a hydraulic fluid.
  • the spring body 6 forms two webs, which are each connected to the housing 2 and the inner sleeve 3.
  • the chambers 4, 5 hydraulically connected to a device 7.
  • the device 7 can be flowed through bidirectionally. By means of the device 7, for example, the hydraulic fluid can be conveyed from one chamber 4 into the other chamber 5.
  • the chambers 4, 5 can be emptied or the hydraulic fluid can be pressed with pressure into the chamber 4, 5.
  • the chamber pressure and thus the rigidity of the hydraulic bush can be modified; furthermore, the position of the inner sleeve 3 relative to the housing 2 can be modified.
  • the device 7 is arranged outside the housing 2. To connect the device 7, the housing has openings 8, wherein each chamber 4, 5 is associated with at least one opening 8.
  • FIG. 2 shows the hydraulic bush arrangement 1 according to FIG. 1 with a first concrete embodiment of a device 7.
  • the device 7 initially comprises two lines, one of which opens into the first chamber 4 and the other into the second chamber 5. Both lines and thus both chambers 4, 5 are connected via a valve assembly 10 flow-conducting together.
  • the valve arrangement 10 comprises a first directional valve 13, which is designed as a 2/2-way valve. This means that the directional control valve 13 has two flow paths and allows two switching positions. In the first switching position both chambers 4, 5 are connected to one another in flow-conducting manner, in the second switching position the flow is blocked. Parallel to the first directional control valve 13 is a channel 19 with a very small
  • a second directional control valve 14 is provided parallel to the first directional control valve 13, a second directional control valve 14 is provided.
  • the second directional control valve 14 is designed as a 4/3-way valve.
  • the second directional control valve 14, a pumping device 1 1 and a pressure accumulator 12 are assigned.
  • the first chamber 4 is filled by means of the pumping device 1 1 and the second chamber 5 is emptied, in a second switching position by means of the pumping device 1 1, the second chamber 5 is filled and the first chamber 4 emptied, in a third switching position are the
  • the degree of filling and the pressure in the chambers 4, 5 is determined by selecting the switching time of the second directional valve 14.
  • FIG. 3 shows a hydraulic bushing arrangement 1 according to FIG. 1 or FIG. 2, wherein in this embodiment a sensor device 20, 21 is provided, which is arranged inside the hydraulic bushing.
  • the housing 2 and the inner sleeve 3 are each assigned a sensor element which is set up to determine the distance between the housing 2 and the inner sleeve 3 - the gap dimension.
  • the sensor device comprises a permanent magnet 21, which is fixed on the chamber 4 associated surface of the inner sleeve 3 and facing in the direction of the housing 2.
  • the sensor device comprises a Hall probe 20, which is mounted on the chamber 4 associated surface of the housing 2 and facing in the direction of the permanent magnet 21.
  • the magnetic field acting on the Hall probe 20 via the permanent magnet 21 changes and the distance change resulting therefrom in the Hall probe 20 can be determined.
  • a second sensor device is provided. Permanent magnet and Hall probe are compared to the
  • the sensor device comprises a temperature sensor 22 and a pressure sensor 23, which are assigned to the chambers 4, 5 and attached to the inner wall of the housing 2.
  • a strain gauge 24 is mounted on the inner sleeve 3 as a further sensor.
  • Strain gauge 24 detects the expansion of the inner sleeve 3. From the expansion, the forces acting from or to the outside can be determined. Such a sensor is particularly advantageous if the forces acting on the bearing are to be actively influenced.
  • FIG. 4 shows the hydraulic bushing arrangement 1 according to FIG. 1 with a second concrete embodiment of a device 7.
  • the device 7 comprises two lines, one of which opens into the first chamber 4 and the other into the second chamber 5. Both lines and thus both chambers 4, 5 are connected via a valve assembly 10 flow-conducting together.
  • the valve assembly 10 comprises a second directional control valve 15, which is designed as a 3/3-way valve and a third directional control valve 15, which is also designed as a 3/3-way valve.
  • the 3/3-way valves 15 are each assigned to a chamber 4, 5.
  • a fourth directional control valve 1 6 is provided, which is designed as a 4/2-way valve.
  • the fourth directional valve 1 6 is arranged on the suction side of the pumping device 1 1.
  • the fourth directional valve 1 6 is associated with a container. The fourth directional valve 1 6 can thus be switched such that hydraulic fluid is either passed into the container or pumped out of this or that the hydraulic fluid circulates in a circuit.
  • the interaction of the two 3/3-way valves 15 together with the 4/4-way valve 1 6 results in a variety of switching positions.
  • the directional control valves 15, 16 can be interconnected such that the chambers 4, 5 can be filled or emptied as desired and / or that the
  • Hydraulic fluid between the chambers 4, 5 flows around or circulated.
  • Inner sleeve 3 relative to the housing 2. This allows adjustment of the axis - in which the hydraulic bush is mounted - in terms of the
  • the valve assembly 10 allows the adjustment of the form of the
  • Hydraulic fluid with respect to the desired pressure in the chambers 4, 5, with an adjustment during operation by readjustment of the valves is possible at any time.
  • the spring characteristic of the hydraulic bush can be continuously adjusted from soft to hard at any time.
  • a throttle or a damper can be realized.
  • the hydraulic bushing arrangement 1 according to the invention enables a multiplicity of operating states.
  • the connecting channel of the chambers 4, 5 is outside the camp and can be opened, closed and varied by means of the valve arrangement 10.
  • This operating state can also be used as an emergency operating state (fail-safe).
  • the external device 7 by means of the valve assembly 10 is easy in length and
  • Damping behavior for example, by connecting reactors - be varied. This changes the frequency at which the stiffness change takes place. It is conceivable to increase the rigidity in operation up to two times. This is done by increasing the pressure in both chambers 4, 5. It is also possible to adjust the stiffness to near the static value for an adjustable amplitude. This is done by simultaneously lowering the pressure in both chambers 4, 5. Thus, for example, the decoupling of acoustic, high-frequency interference by the hydraulic jack can be substantially improved. By maintaining a targeted pressure difference, the hydraulic jack can also act as an actuator. The actuator can in turn have different stiffnesses, which depends on which medium pressure the
  • the axis can be set to a specific arc and the dynamic stiffness can still be adapted to the operational conditions at the same time.
  • a higher dynamic stiffness and at slow speed through a narrower arc lower dynamic stiffness can be set.
  • the low dynamic stiffness is chosen so that a good driving stability is present, the lower dynamic stiffness but provides for a better acoustic behavior of the bearing and lowers in poor track conditions, the wheel rail forces.

Landscapes

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Abstract

Hydrobuchsenanordnung (1), umfassend ein hülsenförmiges Gehäuse (2), welches eine Innenhülse (3) mit radialem Abstand umgibt, wobei Gehäuse (2) und Innenhülse (3) über einen Federkörper (6) miteinander wirkverbunden sind, wobei der Federkörper (6) so ausgebildet ist, dass sich zwischen Gehäuse (2) und Innenhülse (3) zwei Kammern (4, 5) ausbilden, welche mit einer Hydraulikflüssigkeit befüllbar sind und wobei die Kammern (4, 5) mit zumindest einer Einrichtung (7) hydraulisch verbunden sind, wobei die Einrichtung (7) außerhalb des Gehäuses (2) angeordnet ist.

Description

Hydrobuchsenanordnung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Hydrobuchsenanordnung, umfassend ein
hülsenförmiges Gehäuse, welches eine Innenhülse mit radialem Abstand umgibt, wobei Gehäuse und Innenhülse über einen Federkörper miteinander wirkverbunden sind, wobei der Federkörper so ausgebildet ist, dass sich zwischen Gehäuse und Innenhülse zwei Kammern ausbilden, welche mit einer Hydraulikflüssigkeit befüllbar sind und wobei die Kammern mit zumindest einer Einrichtung hydraulisch verbunden sind.
Stand der Technik
Hydrobuchsen sind beispielsweise aus der DE 10 2005 003 052 A1 bekannt. Die vorbekannte Hydrobuchse ist als hydraulisch dämpfende
Hülsengummifeder ausgebildet, umfassend einen inneren Stützkörper, der von einem äußeren Stützkörper mit radialem Abstand umschlossen ist, wobei in den durch den Abstand gebildeten Spalt ein Federkörper aus elastomerem Werkstoff angeordnet ist, der radial innenseitig mit dem inneren Stützkörper verbunden und radial außenseitig mittels eines Stützrings am äußeren
Stützkörper festgelegt ist. Die vorbekannte Hydrobuchse umfasst eine mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllte Arbeitskammer, die mittels eines Dämpfungskanals flüssigkeitsleitend mit einer ebenfalls mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllten ersten Ausgleichskammer verbunden ist. Beide Kammern befinden sich innerhalb des durch den äußeren Stützkörper begrenzten Raumes. Ebenso ist die strömungsleitende Verbindung zwischen den beiden Kammern im Inneren der Hydrobuchse angeordnet.
Bei Einleitung tieffrequenter, großamplitudiger Schwingungen in die
Hydrobuchse wird der innere Stützkörper bezogen auf den äußeren Stützkörper radial verlagert, so dass durch eine Volumenverkleinerung der Arbeitskammer ein Teil der in der Arbeitskammer enthaltenen Flüssigkeit über die
strömungsleitende Verbindung in die Ausgleichskammer gefördert wird. Dabei kann die strömungsleitende Verbindung zwischen den beiden Kammern derart ausgestaltet werden, dass sich bei bestimmten Frequenzen, insbesondere im Resonanzbereich, eine größtmögliche Dämpfung ergibt. Die vorbekannte Hydrobuchse ist jedoch ein rein passives Bauteil, so dass keine Veränderung des Arbeitsbereiches möglich ist und der Bereich der optimalen Dämpfung auf einen bestimmten Frequenzbereich festgelegt ist.
Aus der DE 43 01 149 ist ein aktiv dämpfendes hydraulisches Motorlager bekannt. Dieses weist ein Auflager und ein Traglager auf, welche über einen Federkörper miteinander wirkverbunden sind und einen mit einer
Hydraulikflüssigkeit gefüllten Arbeitsraum begrenzen. Der Arbeitsraum ist mit einer externen hydraulischen Druckquelle wirkverbunden, durch die der
Flüssigkeitsdruck in der Arbeitskammer belastungsabhängig regelbar ist. In einer Ausgestaltung kann das aktive Motorlager als Hydrobuchse ausgebildet sein, welche im Gehäuseinneren zwei Kammern aufweist, die über getrennte Zuläufe mit einer Flüssigkeit beaufschlagt werden können. Auch bei dieser Ausgestaltung ist lediglich über eine extern angeordnete Pumpe eine
Steuerung des Flüssigkeitsdruckes der beiden Arbeitskammern möglich. Beschreibung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hydrobuchsenanordnung bereitzustellen, welche sowohl aktiv als auch passiv betrieben werden kann und welche über einen großen Frequenzbereich schwingungsdämpfende und/oder schwingungsisolierende Wirkung aufweist.
Diese Aufgabe wird den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.
Zur Lösung der Aufgabe ist die Einrichtung außerhalb des Gehäuses angeordnet. Dadurch, dass die Einrichtung außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, ist es möglich aktive Steuerungsmittel vorzusehen, welche die Art und Weise des Ein- und Ausströmens der Hydraulikflüssigkeit in und aus den Kammern beeinflussen. Dabei kann je nach Ausprägung und Schaltung der Einrichtung zwischen den beiden Kammern eine strömungsleitende
Verbindung bestehen, welche je Strömungswiderstand in der Einrichtung und früherer oder späterer Umschaltung innerhalb der Einrichtung eine Änderung von einer harten zu einer weichen Charakteristik der Hydrobuchse ermöglichen kann.
Erfindungsgemäß ist dabei denkbar, dass das Lager in einem passiven, in einem semi-aktiven oder in einem aktiven Modus betrieben wird. Dabei sind die Kammern und deren strömungsleitende Verbindung über die Einrichtung vorzugsweise so eingestellt, dass bei niederfrequenten, großamplitudigen Relativbewegungen ein aktiver Betriebsmodus vorliegt. Bei hochfrequenten Relativbewegungen liegt vorzugsweise ein passiver Betriebsmodus vor. Bei dem aktiven Betriebsmodus werden die in der Einrichtung vorgesehenen Aktoren laufend derart reguliert, dass sich eine optimale Dämpfung der
Anregung ergibt. Der semi-aktive Betriebsmodus wird vorzugsweise zwischen diesen beiden Betriebszuständen gewählt. Bei dem semi-aktiven Betriebsmodus wird wenigstens ein Volumenstrom zwischen den Kammern mittels einer Hilfsenergie betragsmäßig modifiziert. Insgesamt ergibt sich dadurch eine Hydrobuchsenanordnung, welche je nach Anforderung eine passende Steifigkeit und Dämpfung bereitstellt und dies bei geringstmöglichem Einsatz von Energie, welche dem Lager von außen zuzuführen ist. Zum Anschluss der Einrichtung kann das Gehäuse Öffnungen aufweisen, wobei jeder Kammer zumindest eine Öffnung zugeordnet ist. In einer ersten Ausgestaltung ist jeder Kammer eine Strömungsleitung zugeordnet, wobei die Strömungsleitungen in der Einrichtung hydraulisch so geschaltet werden, dass über die außen angeordnete Einrichtung ein Umströmen der
Hydraulikflüssigkeit zwischen den Kammern möglich ist. In einer weiteren Ausgestaltung sind je Kammer mehrere Strömungsleitungen, beispielsweise zwei Strömungsleitungen vorgesehen. Bei jeder Ausgestaltung ist jedoch vorzugsweise die strömungsleitende Verbindung bidirektional durchströmbar, so dass durch die strömungsleitende Verbindung sowohl Hydraulikflüssigkeit zu- aber auch abgeführt werden kann. Sind je Kammer mehrere
Strömungsleitungen vorhanden, ist es denkbar, dass eine der Strömungsleitung nur in einer Richtung durchströmbar ist. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere im Zusammenhang mit einem Druckspeicher vorteilhaft. Die Einrichtung kann aktive Steuerungsmittel umfassen. Die aktiven
Steuerungsmittel, auch als Aktoren bezeichnet, beeinflussen mittels von außen zugeführter Energie die strömungsleitenden Einrichtungen. Insbesondere beeinflussen die aktiven Steuerungsmittel den Volumenstrom der zwischen den Kammern umströmenden Hydraulikflüssigkeit. Dabei gilt grundsätzlich, dass sich bei Öffnung der strömungsleitenden Einrichtung ein großer Volumenstrom einstellen kann, was zu einer weichen Federcharakteristik mit großen
Auslenkungen führt. Umgekehrt gilt grundsätzlich, dass sich bei nahezu verschlossenen aktiven Steuerungsmitteln nur noch ein geringer Volumenstrom zwischen den Kammern ergibt, so dass sich eine harte Federcharakteristik mit kleinen Auslenkungen der Hydrobuchse einstellt.
Vorzugsweise ist die Einrichtung mit einer Ventilanordnung versehen. Dabei können die Ventile der Ventilanordnung als Proportionalventile ausgebildet sein.
Für die Ausgestaltung der Ventilanordnung ist der Einsatz verschiedener Ventiltechnologien denkbar. In einer ersten Ausgestaltung umfasst die
Ventilanordnung Sitzventile. Diese weisen geringe Betätigungswege auf, kurze Schaltzeiten und sie sind unempfindlich gegenüber Schmutz. Jedoch wird ein erheblicher Bauraum benötigt, um einen hohen Durchfluss zu erzielen.
Vorzugsweise umfasst die Ventilanordnung Kolbenschieberventile. Bei diesen ist insbesondere vorteilhaft, dass gegenüber Sitzventilen die Betätigungskräfte deutlich geringer sind, da Kolbenschieberventile nicht gegen Kräfte geschaltet werden, die durch den Arbeitsdruck in den strömungsleitenden Einrichtungen entstehen. Bei beiden Ventilausprägungen ist es möglich, über einen Aktor mehrere Strömungskanäle gleichzeitig hinsichtlich des Volumenstroms zu regulieren. Ein Proportionalventil ist ein über Hilfsenergie steuerbares Ventil, welches nicht nur diskrete Schaltstellungen zulässt, sondern einen stetigen Übergang der Ventilöffnung von geschlossen in Richtung offen und umgekehrt ermöglicht. Dadurch ist es möglich, den Volumenstrom der strömungsleitenden Einrichtung über einen großen Bereich zu regulieren. Dabei kann die Hydrobuchsenanordnung mehrere Proportionalventile umfassen, wobei jeder Kammer zumindest ein Proportionalventil zugeordnet ist. Werden die Proportionalventil vollständig geöffnet, ergibt sich der größtmögliche Volumenstrom, so dass die Hydraulikflüssigkeit ungehindert zwischen den beiden Kammern umströmen kann. Hierbei ergibt sich eine weiche Federungscharakteristik. Es ist aber auch denkbar, wenigstens eines der Proportionalventile oder beide Proportionalventile vollständig zu schließen, so dass keine Hydraulikflüssigkeit von der einen Kammer in die andere
Kammer umströmen kann. In diesem Fall ergibt sich eine harte
Federungscharakteristik.
Alternativ können statt der Proportionalventile auch Wegeventile zum Einsatz gelangen. Diese ermöglichen je nach Ausgestaltung und Wahl der
Schaltstellungen eine Änderung der Durchflusswege der Hydraulikflüssigkeit, so dass die Kammern befüllt und entleert werden können. Die
Durchflussmenge und somit auch der Druck der Hydraulikflüssigkeit in den Kammern, welche schließlich die Charakteristik der Hydrobuchse bestimmt, wird durch die Schaltzeit des Wegeventils vorgegeben. In einer weiteren Ventilanordnung ist denkbar, dass die Hydraulikflüssigkeit nicht nur von der einen Kammer in die andere Kammer umströmt. Es ist auch denkbar, dass die Hydraulikflüssigkeit in der strömungsleitenden Einrichtung hin- und herschwingt, ohne von der einen Kammer in die andere Kammer umzuströmen.
Des Weiteren ist es denkbar, dass die Hydraulikflüssigkeit einer Kammer oder beider Kammern in eine weitere Einrichtung strömt. Wird eines der
Proportionalventile oder beide Proportionalventile teilweise geschlossen, ergibt sich ein verminderter Volumenstrom, so dass das Umströmen der
Hydraulikflüssigkeit von der einen Kammer in die andere Kammer verlangsamt ist. Daraus resultiert eine hohe Dämpfung. Dabei ist es denkbar, den
Volumenstrom zwischen den beiden Kammern so einzustellen, dass sich im Resonanzbereich der Anordnung eine größtmögliche Dämpfung ergibt. Dem Gehäuse und der Innenhülse kann eine Sensoreinrichtung zugeordnet sein. Dabei kann die Sensoreinrichtung verschiedene Sensoren zur Erfassung verschiedener Zustände umfassen. Eine erste vorteilhafte Sensoreinrichtung erfasst den radialen Abstand von Gehäuse und Innenhülse. Da die
Sensoreinrichtung direkt in der Hydrobuchse angeordnet ist, ist die
Messwertbestimmung besonders schnell und genau.
Zur Erfassung des radialen Abstandes von Gehäuse und Innenhülse kann die Sensoreinrichtung eine Hall-Sonde umfassen. In Hallsonden wird zur Messung des Magnetfeldes der so genannte Halleffekt genutzt. In einem
stromdurchflossenen Leiter werden die Elektronen durch die Lorentzkraft senkrecht zu einem von außen angelegten magnetischen Feld abgelenkt. In der dritten Raumrichtung, also senkrecht zum Strom und senkrecht zum Elektronenstrom entsteht an einer Seite eines Leiters ein
Elektronenüberschuss und dadurch eine Spannung. Die sogenannte
Hallspannung ist abhängig von der Ladungsträgerbeweglichkeit in dem Leiter.
Zur Erfassung des Abstandes wird eine Hallsonde an der Innenhülse angebracht und gegenüberliegend ein Dauermagnet an der Innenwand des Gehäuses oder umgekehrt. Da das magnetische Feld des Dauermagneten nahezu konstant ist, das auf die Hallsonde einwirkende Magnetfeld bei Veränderung des Abstandes zwischen Gehäuse und Innenhülse sich aber ändert, erfasst die Hallsonde jede Abstandsveränderung zwischen Gehäuse und Innenhülse. Dabei ist die Hallsonde sehr empfindliche, so dass auch kleine Abstandsänderungen erfasst werden. Die Auflösung beträgt vorzugsweise weniger als 0,1 mm. In einer weiteren Ausgestaltung sind zwei Abstandssensoren in der
Hydrobuchse angeordnet. Diese sind vorzugsweise einander gegenüberliegend angeordnet. Die zusätzliche Sensoranordnung ermöglicht eine Fehlerkorrektur, welche beispielsweise aus Temperaturänderungen resultieren kann.
Wird neben dem Maß der Abstandsveränderung auch die für die Veränderung benötigte Zeit bestimmt, kann die auf die Hydrobuchse einwirkende
Beschleunigung und Auslenkungsgeschwindigkeit ermittelt werden. Beide Messgrößen können dann für die aktive Steuerung der Hydrobuchse
herangezogen werden.
Des Weiteren ist es denkbar, dass die Sensoreinrichtung einen
Temperatursensor umfasst, welcher die Temperatur der in den Kammern befindlichen Hydraulikflüssigkeit erfasst. Im Zusammenspiel mit einem
Algorithmus kann aus der Temperatur auch die aktuelle Steifigkeit des
Federkörpers bestimmt werden.
Darüber hinaus kann je Kammer ein Drucksensor vorgesehen sein, welcher den Druck im Inneren einer Kammer erfasst.
Die Sensoranordnung ermöglicht die Implementierung eines
Steuerungsalgorithmus, welcher eine wahlweise Regelung der Hydrobuchse auch in Echtzeit ermöglicht. Der Steuerungsalgorithmus ermöglicht im
Zusammenwirken mit Weg-, Druck- und Temperatursensor eine Änderung der Position der Innenhülse im Vergleich zu dem Gehäuse der Hydrobuchse.
Dadurch kann die Innenhülse verlagert werden, was eine Modifikation der statischen und dynamischen Kraftverhältnisse des Lagers ermöglicht. In Bezug auf die Verwendung der Hydrobuchse in einem Achslenkerlager eines Schienenfahrzeuges ist es beispielsweise möglich, das Achslenkerlager mittels des hydraulischen Drucks in den Kammern so einzustellen, dass das
Achslenkerlager nach außen kraftfrei ist. Das heißt, dass die Hydrobuchse so eingeregelt ist, dass sich die an dem Achslenkerlager angreifenden Kräfte aufheben.
Des Weiteren ermöglicht der Steuerungsalgorithmus ein bewusstes Ansteuern von Fehllagen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn dadurch ein festgestellter einseitiger Verschleiß an einer Komponente der Achse oder des Achslenkerlagers des Schienenfahrzeugs festgestellt wurde. Durch die
Ansteuerung einer Fehllage ist ein Ausgleich eines einseitigen Verschleißes möglich, so dass sich die Lebensdauer der Komponenten erhöht und der Wartungsaufwand sinkt.
In einer ersten Ausgestaltung kann die Einrichtung eine Drossel bilden. Wie zuvor ausgeführt, entsteht die Drosselwirkung dadurch, dass der Volumenstrom der zwischen den beiden Kammern umströmenden Hydraulikflüssigkeit reduziert wird. Dadurch wird bei Anregung die Hydraulikflüssigkeit durch die strömungsleitende Einrichtung mit kleinen Querschnitt hindurchgepresst.
Dadurch wird ein Teil der eingebrachten Energie dissipiert und in Wärme umgewandelt, so dass eine eingebrachte Schwingungsanregung gedämpft werden kann. In einer weiteren Ausgestaltung kann die Einrichtung einen Tilger bilden. Für einen Tilger wird die Ventilanordnung derart geschaltet, dass beispielsweise im Zusammenspiel mit einem Druckspeicher oder im Zusammenspiel mit den Blähfedern der Kammern die Hydraulikflüssigkeit in der strömungsleitenden Einrichtung hin und herschwingen kann. Dabei ist die Frequenz der in der strömungsleitenden Einrichtung schwingenden Hydraulikflüssigkeit zu der auf die Hydrobuchsenanordnung einwirkende Anregung phasenverschoben. Ist die Phasenverschiebung gegenphasig zu den eingeleiteten Schwingungen, erfolgt eine Isolierung dieser Schwingungen. Weist jede Kammer mehrere strömungsleitende Einrichtungen auf, ist es denkbar, dass beide Kammern über eine erste strömungsleitende Einrichtung miteinander verbunden sind und über diese strömungsleitende Einrichtung ein Umpumpen der Hydraulikflüssigkeit von der einen Kammer in die andere Kammer möglich ist. Die diesem Strömungsweg zugeordnete Ventilanordnung ermöglicht durch Regulierung des Volumenstroms eine Einstellung der
Dämpfungscharakteristik der Hydrobuchse. Die jeweils zweite
strömungsleitende Einrichtung übernimmt die Tilgerfunktion, indem in diesen strömungsleitenden Einrichtungen die Hydraulikflüssigkeit hin- und herschwingt. Insbesondere im Zusammenhang mit der Tilgerfunktion ist es vorteilhaft, wenn die Einrichtung einen Speicher umfasst. Die Funktion des Speichers ähnelt der eines Ausdehnungsgefäßes, so dass in den Speicher eintretende
Hydraulikflüssigkeit drucklos aufgenommen werden kann. Es ist aber auch denkbar, dass der Speicher als Druckspeicher ausgebildet ist und so auch als Energiespeicher fungieren kann. Im Zusammenspiel mit einem Tilger kann die in der strömungsleitenden Einrichtung hin- und herschwingende
Hydraulikflüssigkeit zumindest partiell von dem Speicher aufgenommen werden. Der Speicher kann mit einer Pumpeinrichtung wirkverbunden sein, durch die Hydraulikflüssigkeit von den Kammern in den Speicher und zurückgefördert werden kann. Hierbei ist es auch denkbar, die Hydraulikflüssigkeit gänzlich aus den Kammern abzupumpen, um so eine besonders weiche
Federungscharakteristik einstellen zu können. Die erfindungsgemäße Hydrobuchsenanordnung ist insbesondere vorteilhaft bei Verwendung als aktives hydraulisches Achslenkerlager. Dabei ist die Hydrobuchsenanordnung vorzugsweise Teil eines Drehgestells eines
Schienenfahrzeugs.
Aufgabe des Achslenkerlagers ist die Führung des Radsatzes eines
Schienenfahrzeugs, welches für eine Kurvenfahrt Einstellbewegungen durchführen kann. Im Gegensatz zu einem konventionellen Achslenkerlager weist ein das Achslenkerlager mit der erfindungsgemäßen
Hydrobuchsenanordnung eine hohe Steifigkeit auf, welche regelbar und insbesondere nicht frequenzabhängig ist.
In einem Drehgestell eines Schienenfahrzeuges wird der Einstellwinkel der Achsen vorwiegend von der Längssteifigkeit des Achslenkerlagers bestimmt. Dabei sind radial einstellbare Radsätze Grundvoraussetzung für einen verschleiß- und geräuscharmen Kurvenlauf. Ein ruhiger Lauf insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten erfordert eine sehr hohe Steifigkeit des
Achslenkerlagers. Mittels der erfindungsgemäßen Hydrobuchsenanordnung ist es möglich, stets hohe Steifigkeiten des Lagers zu erzielen und die Achse bei Kurvenfahrt auf einen gewünschten Winkel zu bringen. Der in die Hydrobuchenanordnung integrierte Aktor samt außenliegender strömungsleitender Einrichtung ermöglicht durch Regulierung des Kammerdruckes eine frequenzabhängige und/oder amplitudenabhängige Veränderung der Steifigkeit.
Es ist denkbar, die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer außenliegenden strömungsleitenden Einrichtung zur aktiven Beeinflussung der Steifigkeit auch nicht ausschließlich bei Hydrobuchsen vorzusehen. Die vorteilhafte Wirkung zeigt sich vielmehr auch bei anderen Hydrolagern. Kurzbeschreibung der Figuren
Einige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Hydrobuchsenanordnung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen, jeweils schematisch:
Fig. 1 eine Hydrobuchsenanordnung im Schnitt;
Fig. 2 eine Hydrobuchsenanordnung mit einer ersten Einrichtung;
Fig. 3 eine Hydrobuchsenanordnung mit einer Sensoreinrichtung;
Fig. 4 eine Hydrobuchsenanordnung mit einer zweiten Einrichtung
Figurenbeschreibung Figur 1 zeigt eine Hydrobuchsenanordnung 1 , welche ein Bestandteil eines Achslenkerlagers ist. Das Achslenkerlager findet Einsatz in einem Drehgestell eines Schienenfahrzeugs.
Die Hydrobuchsenanordnung 1 , umfasst ein hülsenförmiges Gehäuse 2, aus metallischem Werkstoff, welches eine Innenhülse 3, ebenfalls aus
metallischem Werkstoff mit radialem Abstand umgibt. Das Gehäuse 2 und die Innenhülse 3 sind über einen Federkörper 6 miteinander wirkverbunden. Der Federkörper 6 ist aus Kunststoff, beispielsweise einem kautschukbasierten Werkstoff ausgebildet. Der Federkörper 6 ist so ausgebildet ist, dass sich zwischen Gehäuse 2 und Innenhülse 3 zwei Kammern 4, 5 ausbilden, welche mit einer Hydraulikflüssigkeit befüllbar sind. Dazu bildet der Federkörper 6 zwei Stege, welche jeweils an dem Gehäuse 2 und der Innenhülse 3 angebunden sind. Die Kammern 4, 5 mit einer Einrichtung 7 hydraulisch verbunden. Dabei ist die Einrichtung 7 bidirektional durchströmbar. Durch die Einrichtung 7 kann beispielsweise die Hydraulikflüssigkeit von der einen Kammer 4 in die andere Kammer 5 gefördert werden. Des Weiteren können die Kammern 4, 5 entleert oder die Hydraulikflüssigkeit mit Druck in die Kammer 4, 5 gepresst werden. Dadurch kann der Kammerdruck und damit die Steifigkeit der Hydrobuchse modifiziert, ferner kann die Position der Innenhülse 3 zum Gehäuse 2 modifiziert werden. Die Einrichtung 7 ist außerhalb des Gehäuses 2 angeordnet. Zum Anschluss der Einrichtung 7 weist das Gehäuse Öffnungen 8 auf, wobei jeder Kammer 4, 5 zumindest eine Öffnung 8 zugeordnet ist.
Figur 2 zeigt die Hydrobuchsenanordnung 1 gemäß Figur 1 mit einer ersten konkreten Ausgestaltung einer Einrichtung 7. Die Einrichtung 7 umfasst zunächst zwei Leitungen, von denen die eine in die erste Kammer 4 und die andere in die zweite Kammer 5 mündet. Beide Leitungen und damit beide Kammern 4, 5 sind über eine Ventilanordnung 10 strömungsleitend miteinander verbunden. Dazu umfasst die Ventilanordnung 10 ein erstes Wegeventil 13, welches als 2/2-Wegeventil ausgebildet ist. Das bedeutet, dass das Wegeventil 13 zwei Durchflusswege aufweist und zwei Schaltstellungen zulässt. In der ersten Schaltstellung sind beide Kammern 4, 5 strömungsleitend miteinander verbunden, in der zweiten Schaltstellung ist der Durchfluss versperrt. Parallel zu dem ersten Wegeventil 13 ist ein Kanal 19 mit sehr kleinem
Querschnitt vorgesehen, welcher die Kammern 4, 5 ebenfalls strömungsleitend miteinander verbindet und welcher als fail-safe-Einrichtung dient.
Ebenfalls parallel zu dem ersten Wegeventil 13 ist ein zweites Wegeventil 14 vorgesehen. Das zweite Wegeventil 14 ist als 4/3-Wegeventil ausgebildet. Dem zweiten Wegeventil 14 sind eine Pumpeinrichtung 1 1 und ein Druckspeicher 12 zugeordnet. In einer ersten Schaltstellung wird mittels der Pumpeinrichtung 1 1 die erste Kammer 4 befüllt und die zweite Kammer 5 entleert, in einer zweiten Schaltstellung wird mittels der Pumpeinrichtung 1 1 die zweite Kammer 5 befüllt und die erste Kammer 4 entleert, in einer dritten Schaltstellung sind die
Durchflüsse abgesperrt. Der Füllgrad und der Druck in den Kammern 4, 5 wird durch Wahl der Schaltzeit des zweiten Wegeventils 14 bestimmt.
Figur 3 zeigt eine Hydrobuchsenanordnung 1 gemäß Figur 1 oder Figur 2, wobei in dieser Ausgestaltung eine Sensoreinrichtung 20, 21 vorgesehen ist, welche im Inneren der Hydrobuchse angeordnet ist. Dazu ist dem Gehäuse 2 und der Innenhülse 3 jeweils ein Sensorelement zugeordnet, welches eingerichtet ist, den Abstand zwischen Gehäuse 2 und Innenhülse 3 - das Spaltmaß - zu bestimmen. Bei der Ausgestaltung als Hallsonde umfasst die Sensoreinrichtung einen Dauermagneten 21 , welcher auf der der Kammer 4 zugeordneten Oberfläche der Innenhülse 3 befestigt ist und in Richtung des Gehäuses 2 weist. Ferner umfasst die Sensoreinrichtung eine Hallsonde 20, welche auf der der Kammer 4 zugeordneten Oberfläche des Gehäuses 2 befestigt ist und in Richtung des Dauermagneten 21 weist. Ändert sich der Abstand zwischen Gehäuse 2 und Innenhülse 3, ändert sich das über den Dauermagneten 21 auf die Hallsonde 20 einwirkende Magnetfeld und aus der daraus resultierenden Spannungsänderung in der Hallsonde 20 kann der Abstand bestimmt werden. Zur Verbesserung der Messgenauigkeit ist eine zweite Sensoreinrichtung vorgesehen. Dauermagnet und Hallsonde sind im Vergleich zu den
Komponenten der Sensoreinrichtung um 180° versetzt an Gehäuse 2 und Innenhülse 3 angeordnet. Des Weiteren umfasst die Sensoreinrichtung einen Temperatursensor 22 und einen Drucksensor 23, welche den Kammern 4, 5 zugeordnet und an der Innenwand des Gehäuses 2 befestigt sind. Zur Erfassung der Belastung der Innenhülse 3 ist als weiterer Sensor ein Dehnungsmessstreifen 24 auf der Innenhülse 3 angebracht. Der
Dehnungsmessstreifen 24 erfasst die Dehnung der Innenhülse 3. Aus der Dehnung können die von oder nach außen wirkenden Kräfte ermittelt werden. Ein derartiger Sensor ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die an dem Lager angreifenden Kräfte aktiv beeinflusst werden sollen.
Figur 4 zeigt die Hydrobuchsenanordnung 1 gemäß Figur 1 mit einer zweiten konkreten Ausgestaltung einer Einrichtung 7. Die Einrichtung 7 umfasst zwei Leitungen, von denen die eine in die erste Kammer 4 und die andere in die zweite Kammer 5 mündet. Beide Leitungen und damit beide Kammern 4, 5 sind über eine Ventilanordnung 10 strömungsleitend miteinander verbunden. Dazu umfasst die Ventilanordnung 10 ein zweites Wegeventil 15, welches als 3/3- Wegeventil ausgebildet ist und ein drittes Wegeventil 15, welches ebenfalls als 3/3-Wegeventil ausgebildet ist. Die 3/3-Wegeventile 15 sind jeweils einer Kammer 4, 5 zugeordnet.
Des Weiteren sind beiden 3/3-Wegeventilen 15 eine Pumpeinrichtung 1 1 und ein Druckspeicher 12 zugeordnet. Dabei sind die 3/3-Wegeventile 15, die Pumpeinrichtung 1 1 und der Druckspeicher 12 so miteinander verbunden, dass die Hydraulikflüssigkeit in einem Kreislauf geführt werden kann. Dabei ist ein viertes Wegeventil 1 6 vorgesehen, welches als 4/2-Wegeventil ausgebildet ist. Das vierte Wegeventil 1 6 ist auf der Saugseite der Pumpeinrichtung 1 1 angeordnet. Dem vierten Wegeventil 1 6 ist ein Behälter zugeordnet. Das vierte Wegeventil 1 6 kann somit derart geschaltet werden, dass Hydraulikflüssigkeit entweder in den Behälter geleitet beziehungsweise aus diesem herausgepumpt wird oder dass die Hydraulikflüssigkeit in einem Kreislauf zirkuliert.
Durch das Zusammenwirken der beiden 3/3-Wegeventile 15 zusammen mit dem 4/4-Wegeventil 1 6 ergibt sich eine Vielzahl von Schaltstellungen. Die Wegeventile 15, 1 6 können derart verschaltet werden, dass die Kammern 4, 5 wahlweise befüllt oder entleert werden können und/oder dass die
Hydraulikflüssigkeit zwischen den Kammern 4, 5 umströmt oder zirkuliert. Die Sensoranordnung 20, 21 , 22, 23, 24 ermöglicht nach Implementierung einer Regeleinheit mit einem Steuerungsalgorithmus in Echtzeit eine
Modifikation der Steifigkeit der Hydrobuchse und eine Veränderung der
Innenhülse 3 relativ zu dem Gehäuse 2. Das ermöglicht eine Einstellung der Achse - in der die Hydrobuchse montiert ist - hinsichtlich der daran
angreifenden Kräfte.
Die Ventilanordnung 10 ermöglicht die Einstellung des Vordrucks der
Hydraulikflüssigkeit im Hinblick auf den gewünschten Druck in den Kammern 4, 5, wobei eine Anpassung im laufenden Betrieb durch Nachregeln der Ventile jederzeit möglich ist. Dadurch kann die Federcharakteristik der Hydrobuchse von weich bis hart jederzeit stufenlos eingestellt werden.
Des Weiteren kann, je nach Einstellung der Ventilanordnung 10 neben der zuvor beschriebenen Federcharakteristik auch eine Drossel oder ein Tilger realisiert werden.
Die erfindungsgemäße Hydrobuchsenanordnung 1 gemäß der zuvor gezeigten Ausgestaltungen ermöglicht eine Vielzahl von Betriebszuständen. Bei einem rein passiven Betrieb ergibt sich ein Lager mit einer frequenzabhängigen Steifigkeit, der Verbindungskanal der Kammern 4, 5 liegt außerhalb des Lagers und kann mit Hilfe der Ventilanordnung 10 geöffnet, geschlossen und variiert werden. Dieser Betriebszustand kann auch als Notbetriebszustand (fail-safe) herangezogen werden. Insbesondere bei der Ausgestaltung gemäß Figur 4 kann die außenliegende Einrichtung 7 mittels der Ventilanordnung 10 einfach in Länge und
Dämpfungsverhalten - beispielsweise durch Zuschalten von Drosseln - variiert werden. Damit wird die Frequenz geändert, bei der der Steifigkeitswechsel stattfindet. Es ist denkbar, die Steifigkeit im Betrieb bis zu zweifach zu erhöhen. Dies erfolgt durch Erhöhen des Drucks in beiden Kammern 4, 5. Ferner ist es möglich, die Steifigkeit bis nahe an den statischen Wert für eine einstellbare Amplitude einzustellen. Dies erfolgt durch gleichzeitiges Absenken des Druckes in beiden Kammern 4, 5. Dadurch kann beispielsweise die Entkopplung von akustischen, hochfrequenten Störungen durch die Hydrobuchse wesentlich verbessert werden. Durch Vorhalten einer gezielten Druckdifferenz kann die Hydrobuchse auch als Aktor fungieren. Der Aktor kann wiederum verschiedene Steifigkeiten haben, welche davon abhängt, um welchen Mitteldruck die
Druckdifferenz aufgebaut wird. Damit kann beispielsweise die Achse auf einen bestimmten Bogen eingestellt werden und die dynamische Steifigkeit gleichzeitig noch an die betrieblichen Gegebenheiten angepasst werden.
Beispielsweise kann bei sehr schneller Fahrt durch einen weiten Bogen eine höhere dynamische Steifigkeit und bei langsamer Fahrt durch einen engeren Bogen eine geringere dynamische Steifigkeit eingestellt werden. Die geringe dynamische Steifigkeit ist dabei so gewählt, dass eine gute Fahrstabilität vorhanden ist, die geringere dynamische Steifigkeit sorgt aber für ein besseres akustisches Verhalten des Lagers und senkt bei schlechter Gleislage die Rad- Schienenkräfte.

Claims

Patentansprüche
1 . Hydrobuchsenanordnung (1 ), umfassend ein hülsenförmiges Gehäuse (2), welches eine Innenhülse (3) mit radialem Abstand umgibt, wobei Gehäuse (2) und Innenhülse (3) über einen Federkörper (6) miteinander wirkverbunden sind, wobei der Federkörper (6) so ausgebildet ist, dass sich zwischen Gehäuse (2) und Innenhülse (3) zwei Kammern (4, 5) ausbilden, welche mit einer Hydraulikflüssigkeit befüllbar sind und wobei die Kammern (4, 5) mit zumindest einer Einrichtung (7) hydraulisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (7) außerhalb des Gehäuses (2) angeordnet ist.
2. Hydrobuchsenanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) zum Anschluss der Einrichtung (7) Öffnungen (8) aufweist, wobei jeder Kammer (4, 5) zumindest eine Öffnung (8) zugeordnet ist.
3. Hydrobuchsenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die Einrichtung (7) aktive Steuerungsmittel umfasst.
4. Hydrobuchsenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (7) mit einer Ventilanordnung (10) versehen ist.
5. Hydrobuchsenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gehäuse (2) und der Innenhülse (3) eine Sensoreinrichtung (20, 21 ) zugeordnet ist.
6. Hydrobuchsenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (7) eine Drossel bildet.
7. Hydrobuchsenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (7) einen Tilger bildet.
8. Hydrobuchsenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (7) einen Speicher (12) umfasst.
9. Verwendung der Hydrobuchsenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche als aktives hydraulisches Achslenkerlager.
10. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Achslenkerlager Teil eines Drehgestells eines Schienenfahrzeugs ist.
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